智能仪器技术及其应用

本教材共包含9章，内容包括：智能仪表的结构组成、处理器接口电路、数据通信、数模转换、抗干扰技术的设计方法以及应用开发。该书结合目前流行的Proteus仿真环境和keil μVision联合调试开发，引导读者快速掌握智能仪器开发的步骤要领。此外，本书通过丰富的案例引导读者对智能仪表的开发产生兴趣，继而培养读者动手、思考的能力。该书适合作为高校信息类专业课教材，也可以供智能仪器开发设计应用工程技术人员参考。

方彦军，男，武汉大学 自动化系教授 博士省导师。主要从事电力行业自动化控制理论与应用教学和科研工作。先后承担国家自然科学基金等100多项科研项目。出版专著、教材5部，发表学术论文400余篇，专利40余项。张荣，女，武汉大学 自动化副教授，硕士生导师，从事生产过程自动化、计算机控制。主讲课程: 计算机控制、微机原理、软件技术基础、单片机.周东国，男，武汉大学，自动化讲师，从事模式识别、仪器仪表开发。主讲课程：智能控制与仪表，嵌入式操作系统开发与应用，自动控制原理。

第1章 绪论
1.1 智能仪器概述
1.1.1 智能仪器的基本组成
1.1.2 智能仪器的功能特点
1.1.3 智能仪器的设计原理
1.1.4 智能仪器的需求分析
1.2 智能仪器设计的注意事项
第2章 微处理器MCS-51简介
2.1 MCS-51内部结构
2.2 MCS-5l引脚及其功能
2.2.1 电源引脚
2.2.2 输入／输出引脚
2.2.3 时钟引脚
2.2.4 控制引脚
2.3 MCS-51定时器／计数器
2.3.1 定时／计数器的结构及工作原理
2.3.2 定时／计数器的工作方式
2.4 MCS-51中断
2.4.1 外部中断
2.4.2 串口中断
2.4.3 定时器中断
2.5 MCS-51存储器
2.6 MCS-5l单片机应用选型
2.6.1 功能的选择
2.6.2 存储容量的选择
第3章 智能仪器软件开发环境搭建及仿真
3.1 Proteus仿真软件简介
3.1.1 软件特点
3.1.2 软件的运行环境及安装
3.2 Proteus软件的基本操作
3.2.1 Proteus ISIS的编辑环境
3.2.2 Proteus ISIS的基本操作
3.3 Keil μVision仿真软件简介
3.3.1 Keil μVision的集成开发环境简介
3.3.2 Keil μVision调试环境的配置
3.4 Proteus与Keil μVision联合调试的设置
3.4.1 Proteus 6.7与Keil μVision的联合调试设置
3.4.2 Proteus7与Keil μVision的联合调试设置
3.4.3 Proteus仿真实例
第4章 MCS-5l普通I／O口的电路设计
4.1 键盘接口技术
4.1.1 键盘的电路结构
4.1.2 键盘的工作方式
4.1.3 键盘信号的获取
4.1.4 键盘按键抖动的消除
4.2 LED／LCD显示
4.2.1 LED／LCD基本结构和工作原理
4.2.2 LED显示实例
4.2.3 LCD显示方式
4.2.4 1602字符型LCD
4.2.5 1602字符型LCD软硬件设计实例
4.3 I／O的扩展
4.3.1 简单的并行I／O扩展
4.3.2 继电器接口电路
4.3.3 光电耦合器件接口电路
第5章 MCS-51模拟量输入输出接口技术
5.1 概述
5.1.1 量化
5.1.2 特性参数
5.2 ADC接口
5.2.1 ADC转换原理
5.2.2 ADC与微处理器的接口
5.2.3 电压数据采集实例
5.3 DAC接口
5.3.1 DAC转换原理
5.3.2 DAC与微处理器的接口
第6章 智能仪器的通信接口技术
6.1 串行通信接口
6.1.1 RS-232标准
6.1.2 RS-422标准
6.1.3 RS-485标准
6.2 并行通信接口
6.2.1 IEEE-488接口系统的基本特性
6.2.2 IEEE-488总线结构
6.2.3 IEEE-488基本接口功能要素
6.2.4 消息及其编码
6.2.5 接口功能
6.2.6 IEEE-488接口芯片
6.3 USB通信接口
6.3.1 USB的物理接口和电气特性
6.3.2 USB系统的组成
6.3.3 USB的传输方式
6.3.4 USB交换的格式包
6.3.5 USB器件选型
6.4 现场总线接口
6.4.1 CAN总线协议
6.4.2 MODBUS协议
6.5 以太网接口
6.5.1 通信传输协议
6.5.2 嵌入式以太网的解决方案
6.5.3 以太网控制器简介
6.5.4 嵌入式设备网络互联设计方案
第7章 智能仪器的抗干扰设计
7.1 干扰的产生及分类
7.1.1 干扰来源
7.1.2 干扰的耦合方式
7.1.3 干扰的分类
7.2 电源抗干扰
7.2.1 电源抗干扰的基本方法
7.2.2 电源滤波器的构造及抗干扰特性
7.2.3 电源滤波器的装配布线
7.3 接地与隔离技术
7.3.1 接地技术
7.3.2 隔离技术
7.4 数字电路的抗干扰技术
7.4.1 TTL电路输出中产生振荡原因及抑制
7.4.2 CMOS电路输出中产生振荡原因及抑制
7.5 微处理器的抗干扰技术
7.5.1 系统受到干扰后软件处理方法
7.5.2 系统中各部分的安排及相互连接
7.5.3 电源瞬时变动对系统干扰的抑制
7.5.4 存储器部分产生噪声的抑制
7.6 信号在长传输中的抗干扰技术
7.6.1 信号在长传输中共模噪声的抑制
7.6.2 信号在长传输中常规干扰的抑制
7.6.3 传输中的平衡措施
7.6.4 长线传输的反射干扰及其抑制
7.7 仪器的防雷技术
7.7.1 雷电的特性
7.7.2 装置内仪器遭受雷击的可能性
7.7.3 雷击防护器的原理
7.7.4 避雷器的选用及设置
7.7.5 防雷接地措施
7.8 防辐射技术
7.8.1 增强电源线和地线的抗干扰性能
7.8.2 信号线加阻尼
7.8.3 优化印制线路的设计
7.8.4 屏蔽辐射源
第8章 智能仪器设计实例
8.1 气压式高度仪
8.1.1 气压高度仪的测量原理
8.1.2 气压高度仪的硬件系统
8.1.3 软件系统
8.2 智能温度巡检仪
8.2.1 智能温度巡检仪的功能要求
8.2.2 智能型温度巡检仪的硬件电路
8.2.3 智能型温度巡检仪的软件
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